БЛОК ДАТЧИКОВ Российский патент 2021 года по МПК G01D11/24 G01F15/18 H01R13/66 

1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

В настоящем документе раскрыт блок датчиков, который расположен внутри трубопровода, для измерения свойства флюида, протекающего через этот трубопровод.

2. УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Датчики различных типов используются для контроля свойств флюидов, протекающих через трубопроводы. Одна из проблем, связанных с получением непротиворечивых точных результатов, состоит в том, что свойства протекающего флюида и его измерения часто зависят от многих факторов, которые не так легко надежно воспроизвести, таких, как расстояние датчика от стенок трубопровода, глубина, на которую датчик погружен во флюид, и характеристики стенок трубопровода.

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание устройства, которое обеспечивает точное воспроизведение процесса определения свойств флюидов, протекающих через трубопровод.

Последующие цели и преимущества этого изобретения будут фигурировать в тексте по мере продолжения описания.

3. СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном документе представлен блок датчиков, который выполнен с возможностью размещения в местоположении внутри трубопровода, в котором желательно измерять свойство жидкости, протекающей через трубопровод. В определенных вариантах реализации изобретения, блок датчиков содержит: а) опору датчика; b) корпусную секцию, содержащую проксимальную и дистальную стороны, и центральную часть, имеющую камеру, при этом указанная камера имеет нижнюю часть и верхнюю часть, причем указанная нижняя часть обеспечивает открытый проход между проксимальной и дистальной сторонами указанной корпусной секции, тем самым образуя проточный канал через указанную корпусную секцию; с) разъем в верхней части указанной камеры, причем этот разъем выполнен с возможностью приема указанной опоры датчика; d) уплотняющая прокладка, расположенная в верхней части опоры датчика; e) зажим, выполненный с возможностью прижимать указанную уплотняющую прокладку, удерживающий уплотняющую прокладку и опору датчика на месте в разъеме; и f) по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью измерения свойства указанного флюида. Указанная опора датчика поддерживает по меньшей мере один датчик, так что по меньшей мере один датчик удерживается в определенном положении относительно стенок проточного канала через указанный блок датчиков и на постоянной глубине относительно указанного флюида, текущего через блок датчиков.

В некоторых вариантах реализации изобретения, указанный разъем содержит полки по обе стороны указанной камеры, которые параллельны боковым стенкам, на которых расположена опора датчика, с целью образования завершенного потолока для указанного проточного канала.

В некоторых вариантах реализации изобретения, блок датчиков в соответствии с любым одним из предыдущих утверждений содержит указанную корпусную секцию, содержащую в себе по меньшей мере одно из: а) крышку блока датчиков; b) электрический кабель, подключенный своим первым концом к электрической цепи на опоре датчика и подключенный своим вторым концом к блоку управления; с) короткие отрезки трубы, которые выступают через проксимальную стенку и дистальную стенку указанной корпусной секции соответственно; d) направляющую для кабеля, выполненную с возможностью удержания на месте электрического кабеля, расположенного на дистальной стороне корпусной секции; е) по меньшей мере один датчик, расположенный на указанной опоре датчика; f) электронная схема, установленная на указанной опоре датчика; g) участок проксимального коннектора, выполненный с возможностью крепления своего дистального конца к трубопроводу, который выступает и проходит наружу через проксимальную стенку корпусной секции, и своим проксимальном концом к трубопроводу; и h) участок дистального коннектора, выполненный с возможностью присоединения своего проксимального конца к трубе, которая выступает и проходит наружу через дистальную стенку корпусной секции и своим дистальном концом к трубопроводу.

В некоторых вариантах реализации изобретения, по меньшей мере один датчик представляет собой одно из следующего: датчик температуры; датчик температуры, обеспечивающий подачу тепла; датчик pH; датчик давления; датчик расхода потока; датчик для определения концентрации по меньшей мере одного вещества в указанном флюиде и датчик для обнаружения по меньшей мере одной жидкости или газа.

В некоторых вариантах реализации изобретения, опора датчика имеет одно из: двухмерную форму или трехмерную форму. В некоторых вариантах реализации изобретения, опора датчика представляет собой одно из: печатную плату (PCB), металлическую пластину, пластиковую пластину или керамическую пластину.

В некоторых вариантах реализации изобретения, блок датчиков дополнительно содержит обратный клапан ниже по течению от корпусной секции.

В некоторых вариантах реализации изобретения, указанная уплотняющая прокладка расположена между опорой датчика и указанным зажимом.

В некоторых вариантах реализации изобретения, указанный зажим содержит отверстие, через которое может проходить электрический кабель, направляющая кабеля и две защелкивающиеся ножки, причем каждая из защелкивающихся ножек имеет свободный конец, имеющий конструкцию защелки, при этом защелкивающиеся ножки выполнены с возможностью защелкивания на месте под выступом на наружной боковой стенке камеры.

В некоторых вариантах реализации изобретения, корпусная секция содержит в себе секцию дистального коннектора, имеющую дистальный конец, и канал, прикрепленный к дистальному концу секции дистального коннектора, который представляет собой канал с двойным просветом, в котором флюид протекает через один из просветов, а электрический кабель проходит через второй просвет.

В некоторых вариантах реализации изобретения, указанный датчик дополнительно содержит одну электрическую цепь, один электрический кабель, имеющий электрические проводники, и электрический разъем, расположенный на конце электрического кабеля, который соединяет электрическую цепь в блоке датчиков с блоком управления, причем электрический разъем содержит небольшую печатную плату (PCB), имеющую электронную схему, проводящие площадки на PCB, к которым электрически подключены электрические проводники электрического кабеля, причем электронная схема содержит металлические дорожки, которые электрически соединяют электронные компоненты на PCB с проводящими площадками и штырьками, у которых расположение и размеры рассчитаны так, чтобы соответствовать каналам в модульном коннекторе, причем электронные компоненты имеют по меньшей мере одно из: пассивные компоненты памяти, активные компоненты для работы по меньшей мере одного из: датчика, сбора данных, выполнения операций над накопленными данными и обмена данными с другими системами.

В данном документе также предусмотрен электрический разъем, расположенный на конце электрического кабеля, который проводит электричество от первого электрического устройства ко второму электрическому устройству, причем электрический разъем выполнен с возможностью присоединения электрического кабеля ко второму электрическому устройству, при этом указанный электрический разъем содержит: маленькую печатную плату (PCB), имеющую электронные компоненты, в том числе по меньшей мере одно из: i) компонент пассивной памяти и ii) активные компоненты, которые обеспечивают работу датчиков, накапливание данных, выполнение операций с накопленными данными и осуществляют коммуникацию со вторым устройством и/или другими системами; контактные площадки, расположенные на PCB, к которой электрически подключены электрические проводники электрического кабеля; контакты, которые расположены и рассчитаны так, чтобы соответствовать каналам в модульном коннекторе; и электронная схема, расположенная на PCB, причем схема содержит в себе металлические дорожки, которые электрически соединяют электронные компоненты на PCB с токопроводящими площадками и контактами.

Все вышеперечисленные и другие характеристики и преимущества изобретения будут в дальнейшем поняты из последующего иллюстративного и неограничивающего описания вариантов реализации этого изобретения со ссылкой на прилагаемые графические материалы.

4.1 ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В этом раскрытии изобретения термины "проксимальный" и "дистальный" используются в общем смысле, то есть "проксимальный" означает "более близкий к источнику или источнику потока флюида", а "дистальный" означает "более дальний от источника или источника потока". Следовательно, "проксимальное направление" является "восходящим", а "дистальное направление" является "нисходящим".

4.2 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе одного варианта реализации изобретения блока датчиков, как раскрыто в данном документе;

Фиг.2 представляет собой изображение компонентов в разобранном виде, показывающее внутренние компоненты блока датчиков по Фиг.1;

Фиг.3 представляет собой вид в перспективе корпусной секции блока датчиков по Фиг.1;

Фиг.4 представляет собой вид поперечного сечения корпусной секции по Фиг.3;

Фиг.5 представляет собой вид сбоку на PCB блока датчиков по Фиг.1;

Фиг.6А и Фиг.6В представляют собой вид в перспективе сверху и снизу, соответственно, печатной платы (PCB) на Фиг.5 с присоединенным кабелем;

Фиг.7 представляет собой вид поперечного сечения корпусной секции по Фиг.3 с PCB на Фиг.5 по месту сечения;

Фиг.8 представляет собой вид в перспективе зажимного элемента с защелкивающимися ножками от блока датчиков на Фиг.1;

Фиг.9 представляет собой вид в поперечном сечении корпусной секции на Фиг.3 с PCB по Фиг.5, уплотняющей прокладкой и зажимом на Фиг.8 по месту;

Фиг.10 представляет собой вид секции проксимального коннектора по предшествующему уровню техники, которая может быть использована для присоединения проксимального конца блока датчиков, показанного на Фиг.1, к трубопроводу;

Фиг.11 представляет собой секцию дистального вспомогательного коннектора, который может быть использован для присоединения дистального конца блока датчика на Фиг.1 к трубопроводу;

Фиг.12 представляет собой пример крышки блока датчиков на Фиг.1; и

Фиг.13 представляет собой PCB, которая является компонентом электрического разъема, который присоединяет кабель блока датчиков по Фиг.1 к удаленному устройству.

4. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В настоящем документе раскрыт блок датчиков, который выполнен с возможностью размещения в его местоположении внутри трубопровода, в котором желательно измерять некоторые свойства флюида, протекающего через трубопровод, например скорость потока, цвет, плотность, вязкость, pH, концентрацию газов, химические вещества или другие вещества, такие как CO₂ и NO₂, находящиеся в газообразном состоянии или растворенные в жидкости и т.д. Блок датчиков содержит секцию, называемую в настоящем документе корпусной секцией, содержащую камеру, в которой проводятся измерения, и опорную конструкцию, которая поддерживает датчик таким образом, что он всегда расположен на заданном расстоянии от стенок проточного канала через датчик и на той же глубине относительно флюида, протекающего через блок датчиков. Дизайн несущей конструкции таков, что положение датчика по отношению к ней надежно и многократно воспроизводимо во время изготовления или сборки, как будет объяснено ниже. Внутренняя часть корпусной секции сконструирована с целью минимизации турбулентности флюида, протекающего через нее.

Для того, чтобы проиллюстрировать изобретение, указанные описание и фигуры в данном документе определены, как относящиеся к варианту изобретения, содержащему блок датчиков, который дополнительно содержит электронные компоненты, используемые для определения и восприятия изменений во флюиде, протекающем в трубопроводе. Указанный датчик может быть датчиком любого типа, а именно электронным, оптическим, механическим, ультразвуковым и т.д., какие в настоящее время или в будущем могут быть известны в данной области техники, которые будут установлены с учетом внесения необходимых изменений (mutatis mutandis) таким же образом, как и приведенные в данном описании электронные компоненты. Многие другие варианты реализации изобретения возможны, каждый в соответствии с его применением, без отклонения от сущности изобретения, описанного в данном документе со ссылкой на конкретный вариант реализации изобретения.

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе, а Фиг.2 представляет собой разобранный вид блока 100 датчиков. На этих фигурах видны следующие компоненты, которые будут более подробно описаны ниже: корпусная секция 130, содержащая проксимальный конец 152 и дистальный конец 154, крышка 132, печатная плата (PCB) 140, электрический кабель 142, уплотняющая прокладка 144 и зажимной элемент 146 с защелкивающимися ножками (в дальнейшем именуемый "зажим"). На этих и последующих фигурах стрелка 150 показывает направление потока флюида через блок датчиков.

Фиг.3 представляет собой вид в перспективе корпусной секции 130 блока 100 датчиков, а Фиг.4 представляет собой вид в поперечном сечении корпусной секции 130, если смотреть в проксимальном (то есть, в направлении вверх) направлении. Проксимальный конец 152 и дистальный конец 154 представляют собой короткие отрезки трубы, которые выступают из проксимальной стенки 152а и дистальной стенки 154а корпусной секции 130, соответственно. Проксимальный конец 152 и дистальный конец 154 имеют форму и размеры, сопрягающиеся соответственно с секцией 126 проксимального коннектора (показанной на Фиг.10) и секцией 148 дистального вспомогательного коннектора от блока 100 датчиков (показанного на фиг.11), оба из которых будут описаны ниже в данном документе. В некоторых вариантах реализации изобретения, один или оба конца могут подключаться непосредственно к трубопроводу без секции коннектора. В некоторых вариантах реализации изобретения, корпусная секция может быть неотъемлемой частью трубопровода. Различные варианты реализации изобретения могут иметь разные формы или размеры концов 152 и 154 в зависимости от объекта, с которым каждый из них сопрягается. На дистальной стороне корпусной секции 130 сформирована направляющая 158 кабеля, которая имеет форму для удержания на месте кабеля 142, который электрически соединен с PCB 140.

Следует отметить, что корпусная секция блока датчиков может быть ориентирована в любом направлении, поворачиваясь вокруг любой из трех осей. Для простоты, ссылка делается, используя понятия "верх", "низ", "боковые стороны", "крыша", "потолок", "стенка" и т.д. относительно корпусной секции или ее компонентов, при этом следует понимать, что это только для удобства и в отношении рамок рассмотрения ссылок, показанных на фигурах. При повороте, "верх" может стать "стороной" или "дном" или может находиться под любым углом поворота вокруг любой оси, не отклоняясь от цели раскрытия.

В центре корпусной секции 130 выполнен разъем 160, содержащий боковые стенки 164, в который можно надежно установить опору датчика, которая в этом варианте реализации изобретения является PCB 140. Нижняя часть разъема 160 над проточным каналом 156 открыта, чтобы обеспечить контакт флюида, протекающего через проточный канал 156, с датчиками в нижней части опоры датчика. На двух сторонах отверстия сформированы полки 162, на которых может быть расположена опора датчика (PCB 140) для формирования верхней части проточного канала. Для предотвращения турбулентности, полки отсутствуют на проксимальном и дистальном концах отверстия. Стороны опоры датчика примыкают к боковым стенкам 164, окружающим отверстие, так что нижняя часть опоры датчика будет образовывать сплошной потолок для канала по всей длине разъема 160.

Фиг.5 представляет собой вид сбоку на PCB 140. Фиг.6А и Фиг.6В представляют собой, соответственно, вид в перспективе сверху и снизу на PCB 140 с присоединенным кабелем 142. Как показано, элемент 168 представляет собой компоненты одной электронной схемы на PCB на наружной стороне PCB, а один элемент 170 представляет собой компоненты одной электронной схемы на PCB на внутренней стороне. Также показаны коннектор 166 PCB на PCB 140 и разъем 172 кабеля на кабеле 142. В различных вариантах реализации изобретения, компоненты схемы датчиков могут находиться на одной или обеих сторонах опоры датчика.

Следует отметить, что в разных вариантах реализации изобретения блока датчиков, PCB может содержать различные типы элементов 170 датчиков, например: термистор, находящийся в контакте с жидкостью, который можно использовать для измерения температуры (и/или снабжения теплом); датчик pH; датчик давления; один из различных типов датчиков расхода потока; датчики для обнаружения и/или измерения концентрации различных химических веществ или соединений во флюиде; и датчики для обнаружения наличия и/или концентрации или типов различных жидкостей или газов. Любой один или несколько из этих датчиков любого типа может быть добавлен в схему PCB для измерения свойств жидкости.

В других вариантах реализации изобретения блока датчиков, в зависимости от свойств флюида, который подвергается измерениям, и типа датчика, указанная PCB может быть заменена опорой датчика для поддержки датчика, выполненной из любого материала, например, металла, керамики или пластиковой пластины. В некоторых вариантах реализации изобретения, опора датчика может не иметь плоскую прямоугольную форму, как описано здесь, но может иметь другие двух- или трехмерные формы. Например, опора датчика может образовывать арочный потолок в проточной камере. Датчики не обязательно должны быть прикреплены рядом с поверхностью опоры датчика, как показано на фигурах, приведенных в данном документе, но могут быть прикреплены к зондам, которые выступают ортогонально (или под любым углом) во флюид от нижней части опоры датчика. В вариантах реализации изобретения блока датчиков, несколько датчиков могут быть прикреплены к зонду для измерения одинаковых или различных свойств флюида на разных расстояниях от опоры датчика. В некоторых вариантах реализации изобретения, датчик может содержать компоненты как внутри, так и снаружи PCB или оба случая. Один или несколько датчиков также могут быть расположены на одном уровне с поверхностью опоры датчика или даже утоплены в ней.

В некоторых вариантах реализации изобретения, схема соединения датчиков может содержать средства коммуникации, как проводные, так и беспроводные. В некоторых вариантах реализации изобретения, данные могут храниться в блоке датчиков, например, для последующего извлечения.

Фиг.7 представляет собой вид поперечного сечения корпусной секции 130, если смотреть в проксимальном направлении; аналогично Фиг.4 с PCB 140 в расположении на полках 162, образующей U-образную часть канала 156 потока, в котором выполняются измерения. Из этой фигуры видно, что размещение нижней части PCB 140 в непосредственном контакте с полками 162, и использование нижней части PCB в качестве верхней части проточного канала, гарантирует, что внутренний компонент 170 датчика будет вставлен на точно такую же глубину во флюид, обеспечивая последовательные и точные измерения. В некоторых вариантах реализации изобретения, может потребоваться, чтобы U-образная часть проточного канала 156 была заполнена текущей жидкостью или газом при определенном давлении, во время выполнения измерений. Это может быть достигнуто, например, посредством использования обратного клапана в трубе для флюида ниже корпусной секции 130. U-образные боковые стороны и плоская верхняя часть участка проточного канала, на котором проводятся измерения, обеспечивают максимальный контакт датчиков с протекающим флюидом, не создавая вихрей и других помех потоку.

Уплотняющая прокладка 144 (см. Фиг.9) размещается поверх PCB 140 вместо обычной практики, при которой уплотняющая прокладка размещается между PCB 140 и полками 162. Указанная уплотняющая прокладка помещается над верхней частью PCB, чтобы обеспечить воспроизводимое введение элемента 170 в жидкость, что невозможно было бы выполнить, если бы прокладка находилась под PCB (то есть между PCB 140 и полками 162). Если бы уплотняющая прокладка была в традиционном расположении между PCB и полками, то переменная сжимаемость уплотняющей прокладки влияла бы на положение датчиков относительно трубопровода. Размещая опору датчика непосредственно на полках, можно избежать этой изменчивости. Таким образом, указанные полки образуют опорную плоскость, относительно которой положение датчика может быть назначено точно и воспроизводимо.

Выбор подходящих материалов для уплотняющей прокладки полезен для установки оптимальных характеристик уплотнения. В случае применения зажима 146, как это будет обсуждаться со ссылкой на Фиг.9, может быть достигнут баланс между величиной приложенного давления (не слишком высокой) и величиной достигнутой деформации (то есть достаточной для поддержания контакта эластомера на поверхности, но не настолько, чтобы потерять ее соответствие). Полезной является минимизация усилий для достижения последовательной деформации, которая может сохраняться в течение времени, при определенной температуре, например, для медицинских применений, ETO (этиленоксида), облучения или других методов стерилизации. В некоторых вариантах реализации изобретения могут использоваться силиконовые резиновые уплотняющие прокладки с подходящим значением твердости и подходящими характеристиками сжатия (т.е. достижение требующегося сжатия без чрезмерного усилия). Также толщина уплотняющей прокладки выбирается таким образом, что, если зажим 146 прикреплен к корпусной секции 130, уплотняющая прокладка предотвращает утечку посредством небольшого сжатия, не требуя слишком большого усилия.

В определенных вариантах реализации изобретения, слой клейкого материала может быть добавлен к стороне уплотняющей прокладки 144, которая создает уплотняющую поверхность. Слой клейкого материала может удерживать уплотняющую прокладку на PCB для целей процесса сборки, а также заполнять любые неоднородности структуры уплотнительных поверхностей. Вместе эти аспекты обеспечивают герметичное уплотнение между PCB 140, боковыми стенками 164 углублений 160 и зажимом 146.

Фиг.8 представляет собой вид в перспективе варианта реализации изобретения в отношении зажима 146. Зажим 146 содержит верхнюю часть 173, имеющую отверстие 178, через которое может проходить кабель 142 для соединения с PCB, направляющая 180 кабеля и две защелкивающиеся ножки 174, которые проходят перпендикулярно от верхней части 173 зажима. Каждая из защелкивающихся ножек 174 имеет конструкцию защелки 176 на своем свободном конце, выполненную с возможностью обеспечения зажатия зажима 146 в нужном положении и надежного его удержания. Конструкции защелки 176 могут использовать клинообразные элементы, как показано, или могут иметь другие формы.

Фиг.9 представляет собой вид в поперечном сечении корпусной секции 130, если смотреть в проксимальном направлении, аналогично Фиг.7 с уплотняющей прокладкой 144 и зажимом 146 на своем месте. Как показано на этой фигуре, защелкивающиеся ножки 174 выполнены с возможностью деформации, чтобы проходить через боковые стенки 160а во время процесса сборки и защелкиваться на месте, в случае, если они достигают выступа под боковыми стенками 160а и конструкция защелки 176 вовлекается в зацепление. При входе в зацепление конструкции защелки 176, зажим 146 плотно давит на уплотняющую прокладку 144, которая слегка прижимается в PCB 140, герметизируя верхнюю часть U-образного проточного канала 156. В изображенном варианте реализации изобретения в отношении конструкции 176 защелки, она имеет задний обратный скос, например, на пять градусов, чтобы помочь удерживать защелкивающиеся ножки на сжимаемой поверхности все время или во время использования.

В определенных вариантах реализации изобретения, зажимной элемент 146 имеет достаточную жесткость, чтобы поддерживать сжатие на прокладке с течением времени и при различных изменениях температуры и химического воздействия. В некоторых вариантах реализации зажим спроектирован таким образом, чтобы оставаться в пределах пластической деформации и не упруго деформироваться при заданных температурах, времени и пределах химического воздействия. Эти требования применяются также ко всем другим компонентам, кроме PCB и кабеля электронного блока датчиков 100. В определенных вариантах реализации изобретения, зажим может быть выполнен из поликарбонатного материала.

Фиг.10 представляет собой схематический вид секции 126 проксимального коннектора по предшествующему уровню техники, которая может быть прикреплена к блоку 100 датчиков для соединения блока датчика с пластиковой или резиновой трубкой. Проксимальный конец 126а представляет собой полую трубку, имеющую внутреннюю поверхность постоянного диаметра и конусообразную наружную поверхность с несколькими окружными выступами, выполненными на ней. В этом варианте реализации изобретения, проксимальный конец 126а рассчитан таким образом, чтобы соответствовать и надежно удерживать внутреннюю часть дистального конца эластомерной трубки, тем самым надежно прикрепляя секцию 126 проксимального коннектора к трубке. В других вариантах реализации изобретения, проксимальный конец 126а может иметь различную конструкцию в зависимости от типа трубопровода, к которому должен быть присоединен блок датчиков. В этом варианте реализации изобретения, центральная часть секции 126 проксимального коннектора содержит пробоотборный патрубок 128.

В некоторых вариантах реализации изобретения, проксимальный конец 152 корпусной секции 130 представляет собой полую трубку, внешний диаметр которой рассчитан так, чтобы соответствовать дистальному концу 126b секции 126 проксимального коннектора. Клеящий материал, нанесенный между внутренним диаметром проксимального конца 126b и наружным диаметром дистального конца 152, может быть использован для создания герметичного соединения, удерживающего вместе секцию 126 дистального коннектора и корпусную секцию 130.

Фиг.11 представляет собой вид секции 148 вспомогательного дистального коннектора, которая может быть прикреплена к блоку 100 датчиков для того, чтобы соединить блок датчиков с трубопроводом, по которому флюид продолжает течь после прохождения через блок 100 датчиков. В изображенном варианте реализации изобретения, проксимальный конец 148a секции 148 вспомогательного дистального коннектора представляет собой цилиндрическую трубку, имеющую наружный диаметр, рассчитанный на посадку внутри дистального конца 154 корпусной секции 130.

Слой клеящего материала, нанесенный между внутренним диаметром дистального конца 154 и наружным диаметром проксимального конца 148а, может быть использован для создания герметичного соединения, удерживающего вместе секцию 148 дистального коннектора и корпусную секцию 130. Дистальный конец 148b секции 148 дистального коннектора выполнен с возможностью соединения с трубопроводом, по которому флюид продолжает течь после прохождения через блок 100 датчиков.

Стороны 182, которые являются частью секции 148 дистального вспомогательного коннектора, над дистальным концом 148b выполнены с возможностью плотного прилегания и надежного захвата канала, по которому флюид продолжает течь после прохождения через блок 100 датчиков для того, чтобы образовать герметичное соединение между секцией вспомогательного дистального коннектора 148 и трубопроводом. Клеевой материал дополнительно защищает от утечки. В этом варианте реализации изобретения, вершины сторон 182 изогнуты, образуя стороны открытого канала 184, через который кабель 142 проходит в специальный просвет трубы, имеющей два просвета. Стороны канала 184 выполнены с возможностью захвата указанного кабеля с просветом в трубе с двойным просветом.

Варианты выполнения трубопровода, по которому флюид продолжает течь после прохождения через блок 100 датчиков, содержат трубу с двойным просветом, в которой один просвет соединен с дистальным концом 148b секции 148 дистального вспомогательного коннектора, как описано выше. Кабель 142 проходит через второй просвет, проксимальный конец которого прочно зажат сторонами открытого канала 184. Этот вариант реализации изобретения предпочтителен во многих применениях, например, если блок датчиков используется в виде встроенного в мочевой катетер. В данном приложении это позволяет с удобством отводить кабель от пациента, обеспечивая больший комфорт для пациента и большее удобство для медсестер.

Следует отметить, что в некоторых вариантах реализации изобретения, блок датчиков может быть изготовлен как неотъемлемый компонент трубопровода, что делает ненужным одну или обе из секций 126 проксимального коннектора или секции 148 вспомогательного дистального коннектора.

Фиг.12 представляет собой вид варианта выполнения крышки 132 блока 100 датчиков. Во время сборки, после того, как PCB 140 и уплотняющая прокладка 140 будут установлены в корпусную секцию 130 и будут удерживаться на своем месте зажимом 146, а также кабель 142 будет электрически соединен с PCB, крышка 132 может скользить по собранной корпусной секции 130. Проксимальный конец 132a крышки 130 затем защелкивается на проксимальной стенке 152a корпусной секции 130, а дистальный конец 132b крышки 132 защелкивается на дистальной стенке 154a корпусной секции 130. В одном варианте реализации изобретения, внутри отверстия на передней части дистального конца 132b крышки 132 над направляющей 158 кабеля (см. Фиг.3) имеется язычок (не показан), который прижимает кабель к направляющей 158 кабеля для обеспечения сброса напряжения, предотвращая вытягивание кабеля и отсоединение его от PCB 140.

Другой особенностью вариантов реализации электронного блока 100 датчиков является разъем на дистальном конце кабеля 142, который электрически соединяет схему на PCB 140 с блоком управления. В описанном здесь варианте реализации изобретения, разъем представляет собой модульный коннектор, обычно известный как стандартный телекоммуникационный коннектор. В этом варианте реализации изобретения используется модульный коннектор 8P8C, обычно известный как коннектор RJ45, именно такого типа, который обычно используется для подключения телекоммуникационного или информационного оборудования. Фиг.13 представляет собой вид PCB 186, размеры которой соответствуют полностью или по меньшей мере частично размерам внутренней части разъема RJ45, что делает ее присутствие незаметным. Весь RJ45 и PCB могут быть скомпонованы заодно, что позволяет получить удобный и привычный разъем.

В описанном в настоящем документе варианте реализации изобретения, кабель 142 содержит три провода и экранирование. Вместо того, чтобы обжимать открытые концы проводов в кабеле 142 непосредственно на контактах, как это делается в обычном разъеме RJ45, проводники электрически соединены (например, припаяны) с четырьмя контактами 194 на PCB 186. Металлические дорожки на печатной плате подводят электричество к токопроводящим площадкам 190, к которым электрически подключены штырьки 188, например, путем пайки, сварки или склеивания электропроводящим эпоксидным клеем. Эти штырьки рассчитаны и расположены так, чтобы соответствовать каналам в модульном коннекторе, и быть надежно закрепленными на месте с использованием обычных инструментов и методов, связанных с модульными соединителями. После этого шага весь узел может быть скомпонован, чтобы обеспечить законченный внешний вид.

PCB 186 также содержит в себе электронную схему 196, которая в данном варианте реализации изобретения, среди прочего, содержит компонент пассивной памяти. В данном варианте реализации изобретения, эта схема содержит, среди прочего, информацию о продукте, идентифицирующую номер модели, дату изготовления и т.п. электронного блока 100 датчиков, и данные о применении, которые можно использовать для управления различными аспектами работы блока датчиков, например, хранением накопленных данных и/или для контроля количества времени, в течение которого электронный блок 100 датчиков может использоваться, например, для предотвращения снижения производительности или для обеспечения соблюдения передовой практики. Другие варианты реализации изобретения могут включать в себя активные компоненты, которые управляют датчиком(ами), накапливают данные, выполняют операции с ними, осуществляют коммуникацию с другими системами и так далее. В других вариантах реализации изобретения, к PCB 186 может быть подключено иное количество проводов. Такая конструкция PCB может быть применена в любом приложении, в котором с кабелем используется модульный коннектор любого типа, и требуется не очень сложная встроенная электронная схема.

Размеры и участки дистального и проксимального коннекторов блока 100 датчиков могут быть адаптированы с внесением необходимых изменений (mutatis mutandis) для обеспечения возможности вставки или интеграции блока датчика в канал любого размера для широкого спектра применений. Например, секция проксимального коннектора блока 100 датчиков, описанная выше, может быть соединена с постоянным мочевым катетером, вставленным в мочевой пузырь пациента, прикованного к постели, и секцией дистального коннектора блока 100 датчиков, соединенной с трубкой, которая ведет к контейнеру для сбора мочи. В этом приложении блок 100 датчиков может использоваться для контроля мочи. В производстве пищевых продуктов блок датчиков может использоваться для проверки того, что жидкий ингредиент полностью гомогенизирован, посредством размещения датчиков на различной глубине, чтобы увидеть, дают ли они все одинаковые показания. В автомобильных выхлопных трубах могут быть размещены блоки датчиков труб для проверки уровней выбросов или других свойств газов. В открытом трубопроводе фиксированной ориентации, в котором жидкость течет (или в закрытом трубопроводе, где жидкость не может полностью заполнить канал), блоки датчиков могут быть установлены на опоре датчика в полу и/или выступать в жидкость, текущую там, для измерения наличие жидкости или ее свойств на различных глубинах. Другие примеры таких применений включают трубы или трубопроводы для вина на заводе по розливу вина, для расплавленного шоколада на кондитерской фабрике, для расплавленной стали в литейном производстве, для расплавленного пластика при экструзии, для воды в ирригационном канале или дренажной канаве и другие.

Следует отметить, что элементы электронного блока датчиков выполнены, например, с защелкивающимися элементами, которые позволяют разбирать датчик и собирать его по мере необходимости для медицинских процедур, регулировок и ремонта.

Хотя варианты реализации изобретения были описаны в качестве иллюстрации, следует понимать, что изобретение может быть реализовано со многими вариациями, модификациями и адаптациями, не выходя за рамки формулы изобретения.

Изобретение относится к блоку датчиков, который расположен внутри трубопровода, для измерения свойства флюида, протекающего через этот трубопровод. Блок датчиков содержит: опору датчика; корпусную секцию, содержащую проксимальную и дистальную стороны, и центр, содержащий камеру, при этом указанная камера имеет нижнюю часть и верхнюю часть, причем нижняя часть обеспечивает открытый путь между проксимальной и дистальной сторонами корпусной секции, обеспечивая проточный канал через корпусную секцию; разъем в верхней части камеры, при этом разъем выполнен с возможностью приема опоры датчика; уплотняющую прокладку, расположенную поверх опоры датчика; зажим, выполненный с возможностью сжатия и удержания уплотняющей прокладки и опоры датчика на месте в разъеме; и по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью измерения свойства флюида; при этом опора датчика поддерживает по меньшей мере один датчик в положении относительно стенок проточного канала через блок датчиков и на постоянной глубине относительно флюида, протекающей через блок датчиков. Технический результат - обеспечение точного и воспроизводимого позиционирования блока датчиков относительно проточного канала. 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Блок датчиков, выполненный с возможностью размещения в своем местоположении внутри трубопровода, в котором требуется измерять свойство флюида, протекающего через трубопровод, содержащий:

а) опору датчика;

b) корпусную секцию, содержащую проксимальную и дистальную стороны, и центр, содержащий камеру, при этом камера содержит нижнюю часть и верхнюю часть, причем нижняя часть обеспечивает открытый путь между проксимальной и дистальной сторонами корпусной секции, тем самым обеспечивая проточный канал через корпусную секцию;

с) разъем в верхней части камеры, при этом разъем выполнен с возможностью приема опоры датчика;

d) уплотняющую прокладку, расположенную поверх опоры датчика;

e) зажим, выполненный с возможностью прижимания к уплотняющей прокладке, удерживая уплотняющую прокладку и опору датчика на месте в разъеме; и

f) по меньшей мере один датчик, выполненный с возможностью измерения свойства указанного флюида;

при этом опора датчика поддерживает по меньшей мере один датчик таким образом, что положение датчика можно точно и воспроизводимо позиционировать относительно опоры датчика и проточного канала.

2. Блок датчиков по п.1, отличающийся тем, что разъем содержит полки на двух сторонах камеры, параллельные боковым стенкам, на которых расположена опора датчика, чтобы образовать сплошной потолок для проточного канала.

3. Блок датчиков по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что корпусная секция содержит по меньшей мере одно из:

а) крышку блока датчиков;

b) электрический кабель, подключенный первым концом к электрической цепи на опоре датчика и подключенный вторым концом к блоку управления;

с) короткие отрезки трубы, которые выступают через проксимальную стенку и дистальную стенку корпусной секции соответственно;

d) направляющую кабеля, выполненную с возможностью удержания на месте электрического кабеля, расположенного на дистальной стороне корпусной секции;

е) по меньшей мере один датчик, расположенный на опоре датчика;

f) электронную схему, установленную на опоре датчика;

g) секцию проксимального коннектора, выполненного с возможностью крепления своим дистальным концом к трубе, которая выступает через и из проксимальной стенки корпусной секции, и на своем проксимальном конце к трубопроводу; и

h) секцию дистального коннектора, выполненную с возможностью крепления своим проксимальным концом к трубе, которая выступает через и из дистальной стенки корпусной секции и на своем дистальном конце к трубопроводу.

4. Блок датчиков по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что по меньшей мере один датчик представляет собой одно из: датчика температуры, датчика температуры, обеспечивающего подачу тепла, датчика pH, датчика давления, датчика расхода потока, датчика для выявления концентрации по меньшей мере одного вещества во флюиде и датчика для обнаружения по меньшей мере одной жидкости или газа.

5. Блок датчиков по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что опора датчика имеет одно из: двухмерную форму или трехмерную форму.

6. Блок датчиков по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что опора датчика является одним из: печатной платой (PCB), металлической пластиной, пластиковой пластиной и керамической пластиной.

7. Блок датчиков по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий обратный клапан ниже по течению от корпусной секции.

8. Блок датчиков по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что уплотняющая прокладка расположена между опорой датчика и зажимом.

9. Блок датчиков по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что зажим содержит отверстие, через которое проходит электрический кабель, направляющая кабеля и две защелкивающиеся ножки, причем каждая из защелкивающихся ножек содержит свободный конец, содержащий конструкцию защелки, при этом защелкивающиеся ножки выполнены с возможностью предоставления возможности конструкции защелки защелкиваться на месте под выступом на наружной боковой стенке камеры.

10. Блок датчиков по п.3, отличающийся тем, что корпусная секция, содержащая секцию дистального коннектора, содержащую дистальный конец, и трубопровод, прикрепленный к дистальному концу секции дистального коннектора, представляют собой канал с двойным просветом, отличающийся тем, что флюид протекает через один из просветов, а электрический кабель проходит через второй из просветов.

11. Блок датчиков по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий:

электрическую цепь;

электрический кабель, содержащий электрические проводники; и

разъем, расположенный на конце электрического кабеля, который присоединяет электрическую цепь в блоке датчиков к блоку управления, причем указанный разъем содержит печатную плату (PCB), содержащую электронную схему, токопроводящие площадки на PCB, к которой электрически подключены проводники электрического кабеля, при этом электронная схема содержит металлические дорожки, которые электрически соединяют электронные компоненты на PCB с токопроводящими площадками и контактами, которые расположены и рассчитаны таким образом, чтобы соответствовать каналам в модульном коннекторе, причем электронные компоненты содержат по меньшей мере одно из: компонент пассивной памяти, активные компоненты для работы по меньшей мере одного датчика, накопления данных, выполнения операций над накопленными данными и обмена данными с другими системами.

12. Блок датчиков по п.9, отличающийся тем, что конструкция защелок защелкивающихся ножек содержит задний скос такой формы, чтобы удерживать защелкивающиеся ножки от смещения выступа на наружной боковой стенке камеры.